小數蛙正在玩他新買的遙控汽車 在一旁的狐狸貓看到了 露出超想玩的表情 小數蛙 可以借我玩你的遙控汽車嗎? 小數蛙搖頭拒絕 你這個小氣鬼 借我啦 不死心的狐狸貓開始跟小數蛙搶遙控器 車子怎麼不會動了? 都是你害我新買的遙控汽車壞掉了! 事後 狐狸貓心裡很是愧疚 要是可以好好等小數蛙 玩完遙控汽車不要跟他搶 或許就不會有這樣的悲劇發生了 聽著小數蛙啜泣聲的狐狸貓 決定求助貓族萬事通 哆啦G夢 狐狸貓用了好幾個貓咪最愛的罐罐 才換到了哆啦G夢的神奇道具「縮小燈」 這次搶救遙控車計畫 只許成功不許失敗 路過的小數蛙 也想要跟他一起拯救自己的玩具車 狐狸貓和小數蛙拿縮小燈照自己 兩人開始逐漸縮小 進入了遙控器裡面 進到遙控器內的小數蛙 好奇的問 我們現在在哪裡? 我想我們現在應該在導線裡面 小數蛙看到導線內有一大顆一大顆的東西 又問了狐狸貓 那些一顆一顆的東西是什麼啊? 那些是正電的金屬原子核 以前的科學家 誤以為 電流是由導體內正電荷的運動所產生的 也規定了 正電荷流動的方向為電流的方向 但是直到了1897年 湯姆森發現電子 以及隨後科學家對原子的構造 有更進一步的了解之後 我們才知道 事實上 導體內帶正電荷的部分 也就是原子核 是不會移動的 能自由流動的是導體內可脫離束縛的電子 也被稱為自由電子 而他們的移動被我們稱為電子流 因此 電流 也就是正電荷流動的方向 是由電池的正極經過導線流向負極 而電子流 跟他的方向相反 是由電池的負極經過導線流向正極 為什麼以前的科學家 連導線中是誰在運動都搞錯 還有辦法研究出這些事情呢? 原來是因為他們兩個造成的效果是一樣的 我們知道真正在動的是電子流 但是我們所謂的電流 其實就是想像成是帶等量的正電荷 做相反方向的運動所產生 電性相反 運動方向也相反 出來的結果負負得正 所以因為大家都用習慣電流這個稱呼了 就將錯就錯 用電流來解釋說明電的作用 也是沒有問題的 哇~ 有好多電子在運動啊~ 小數蛙左閃右躲的要閃開運動中的電子 其實科學家們也有幫我們定義一個量 讓我們來評估在導線裡流動的電荷多不多 我們稱這個量就叫做電流 那我們要怎麼去計算呢? 電流的定義是 在單位時間內通過導線某一截面的電量 我們通常會使用這個公式 而電流的單位是庫侖除以秒 或以安培來表示 他們現在這裡有這麼多的電子 這樣有沒有100安培? 看來小數蛙不知道電流的厲害啊~ 一安培是每秒有一庫侖的電量通過 也就是每秒有6.24×10¹⁸個電子 通過該截面 而你知道嗎? 如果你接觸十分之一安培的電流達幾秒 可能就有生命危險了呢! 電流還真是可怕呢! 螢幕前的你是不是很好奇 科學家是怎麼測量電流的? 科學家們發明了一種儀器 被稱為安培計 用來測量電流 而測量電流 其實就跟測量道路上車子的流量一樣 那安培計就有點像是道路上的攔檢站 由此可知 我們如果要測量一條電線中的電流 我們的安培計應該要怎麼接呢? 螢幕前的你 可以幫幫小數蛙嗎? 利用串聯的方式 來利用安培計進行電流的測量 就像警察不會要測這條道路的車流量 結果跑去另外一條道路攔檢 但是切記 使用安培計還是有很多地方要注意喔! 安培計不可以單獨跟電池連接喔! 要不然會燒掉 安培計上紅色的接口 要接電路的正極 黑色要接負極 此外要特別注意的是 通常安培計上都會有不同的檔位 像是圖中的安培計 就有50毫安培、500毫安培、5安培三個檔位 應該選擇適合的檔位來做測量 例如:這個電路的電流大小 應該只有大約30到40毫安培的電流 所以選擇50毫安培的檔位即可 假如你今天測試的電路 你並不確定其中的電流大小 先使用5安培檔位來開始測量 為了要測量值更加精準 再換成較小較精準的檔位 要不然超過該檔位的測量上限 可是會造成安培計永久損毀的喔! 小總結一下 安培計的使用規則: 1. 安培計不可以單獨跟電池連接 2. 知道大概電流大小時 選擇適合檔位 3. 不知電流大小時 由大檔位逐步切換至小檔位 4. 安培計在電路中的正負連接方式 走在導線中的小數蛙感覺到有點怪怪的 他們周圍電子的速度好像變快了 狐狸貓緊張的叫著小數蛙趕快抓緊他 小數蛙緊張的大叫著: 前面的東西是甚麼! 狐狸貓說:完蛋了 最後我們來整理一下今天的重點 電流是用來形容正電荷的運動 但現在的我們知道這是個誤會 真正在移動的是自由電子 而電流的方向 由電池正極 經導線流向負極 電子流則是形容自由電子的運動 在我們發現了電子 電子流的概念也隨之出現 電子流的方向由電池負極 經導線流向正極 而兩者的效應其實相同 是因為正電荷與自由電子電性相反 運動方向也相反 產生的效果相同 這也導致電學早期的發展不至於功虧一簣